Fe-Al/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層制備與性能

前言

表面工程的發(fā)展異常迅速，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，在工程上發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。氧化鋁陶瓷涂層可廣泛用于冶金、石油、化工等行業(yè)的耐磨、耐熱、耐腐蝕部件(如爐底輥、軋鋼線托輥、抽油桿、抽油泵等)的表面，并在航空航天領(lǐng)域(如航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片和渦輪盤(pán)、噴管等)、電子工業(yè)(如金屬陶瓷復(fù)合基板)、生物材料(如金屬基生物陶瓷人工骨骼材料)等領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用，應(yīng)用前景廣闊。但陶瓷材料質(zhì)脆的固有弱點(diǎn)以及與金屬材料熱物理性能的較大差異，致使陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度低，一直是難以解決的問(wèn)題。 FeAl金屬間化合物是性能介于高溫合金與陶瓷之間的一種新型高溫材料，被稱(chēng)為是一種半陶瓷材料，與Al2O3陶瓷具有較好的適配性。鐵鋁金屬間化合物／陶瓷復(fù)合材料已用于陶瓷刀具、模具的生產(chǎn)并得到推廣。作者在多年從事FeAl/Al2O3陶瓷復(fù)合材料研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)FeAl／Al2O3復(fù)合材料界面不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、沒(méi)有界面相生成、具有良好的界面結(jié)合和潤(rùn)濕性能等重要結(jié)果。提出將FeAl金屬間化合物用作金屬基體(鋼材)與Al2O3涂層之間過(guò)渡層材料，以提高Al2O3陶瓷涂層的整體性能，并形成FeAl/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層，不僅對(duì)表面工程領(lǐng)域提供了新的材料體系，也擴(kuò)大了鐵鋁金屬間化合物／陶瓷復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。近年來(lái)，F(xiàn)eAl金屬間化合物被用作涂層材料已備受關(guān)注，由于其價(jià)格低廉，具有很好的應(yīng)用前景。但FeAl金屬間化合物粉體制備工藝復(fù)雜、難度大，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，在復(fù)合涂層中有效形成FeAl金屬間化合物十分困難，在很大程度上限制了其推廣應(yīng)用，而涂層界面這一關(guān)鍵問(wèn)題的研究更顯不足。 作者從粉體及涂層制備入手，運(yùn)用大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)FeAl金屬間化合物／Al2O3陶瓷涂層的形成、界面結(jié)合機(jī)制及其性能的提高進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，先后獲得山東省中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金和相關(guān)企業(yè)的資助。尤其是采用Fe／Al包覆粉體反應(yīng)生成FeAl金屬間化合物制備FeAl/Al2O3陶瓷復(fù)合涂層，解決了FeAl金屬間化合物粉體難以制備這一瓶頸問(wèn)題。

內(nèi)容概要

　　本專(zhuān)著以材料、制備、性能及其之間關(guān)系為主線，系統(tǒng)分析闡述了陶瓷涂層材料、粉體制備、涂層制備方法、涂層結(jié)合機(jī)制、氧化鋁陶瓷涂層熱物理性能、摩擦磨損性能等方面內(nèi)容。作者結(jié)合多年對(duì)Fe-Al金屬間化臺(tái)物／A1203陶瓷復(fù)合材料的研究，從粉體及涂層制備入手，運(yùn)用大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)Fe-AI金屬間化合物／A1203陶瓷涂層的形成及其性能的提高進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，尤其采用反應(yīng)生成法制備Fe-AI金屬間化合物／A1203陶瓷復(fù)合涂層，解決了Fe-A，金屬間化臺(tái)物粉體難以制備這一瓶頸問(wèn)題。內(nèi)容包括表面技術(shù)基礎(chǔ)、Fe包覆AI復(fù)合粉體制備、Fe-AI／A1203梯度涂層等離子噴涂制備、激光熔覆制備Fe-AL涂層、Fe-Al／A1203涂層合成法與鍍層化學(xué)轉(zhuǎn)化法制備、Fe-Al／A1203涂層制備過(guò)程中的熱機(jī)械行為、Fe-Al／A1203涂層結(jié)合強(qiáng)度與微區(qū)力學(xué)行為、FeAI／A1203涂層抗熱震性能、Fe-A，肫1203涂層的摩擦磨損性能等。
　　本書(shū)可供從事陶瓷復(fù)合材料、表面工程等領(lǐng)域研究和生產(chǎn)的科技人員參考，也可用作無(wú)機(jī)非金屬材料和材料表面工程專(zhuān)業(yè)本科、研究生的教材和其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章  陶瓷涂層概況
  1.1  表面工程發(fā)展
  1.2  涂層制備方法
    1.2.1  熱噴涂法
    1.2.2  氣相沉積法
    1.2.3  其他制備方法
  1.3  常用陶瓷涂層材料
  1.4  涂層的結(jié)合機(jī)理
    1.4.1  涂層與基材的結(jié)合機(jī)理
    1.4.2  涂層間的結(jié)合
    1.4.3  提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的途徑
  1.5  陶瓷涂層的性能及檢測(cè)
    1.5.1  殘余應(yīng)力
    1.5.2  涂層硬度
    1.5.3  結(jié)合強(qiáng)度
    1.5.4  氣孔率
  1.6  陶瓷涂層的應(yīng)用
    1.6.1  在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.6.2  高溫超導(dǎo)體制件
    1.6.3  在電子工業(yè)中的應(yīng)用
    1.6.4  醫(yī)用生物陶瓷涂層
    1.6.5  新型復(fù)合材料
    1.6.6  制備節(jié)能材料
  1.7  存在的關(guān)鍵問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)
    1.7.1  存在問(wèn)題及措施
    1.7.2  發(fā)展趨勢(shì)
  參考文獻(xiàn)
第2章  化學(xué)鍍法制備Fe包覆Al復(fù)合粉體
  2.1  化學(xué)鍍簡(jiǎn)介
    2.1.1  化學(xué)鍍發(fā)展與應(yīng)用
    2.1.2  化學(xué)鍍機(jī)理
  2.2  Fe包覆Al復(fù)合粉體制備方法
    2.2.1  硫酸亞鐵的絡(luò)合
    2.2.2  鍍液的配制
    2.2.3  原料鋁粉的預(yù)處理
    2.2.4  施鍍
    2.2.5  后續(xù)處理
  2.3  鋁粉活化原理分析
  2.4  工藝參數(shù)對(duì)鍍覆效果的影響
    2.4.1  pH值的影響
    2.4.2  鍍覆溫度的影響
    2.4.3  鍍覆時(shí)間的影響
    2.4.4  鍍液組分的影響
    2.4.5  絡(luò)合劑的影響
    2.4.6  表面活性劑的影響
    2.4.7  其他因素的影響
  2.5F  e/Al復(fù)合粉體的表征
  參考文獻(xiàn)
第3章  等離子噴涂制備Fe-Al/Al2O3梯度涂層
  3.1  Fe-Al/Al2O3梯度涂層等離子噴涂制備工藝
  3.2  涂層形成機(jī)理
    3.2.1  涂層形成過(guò)程及特征
    3.2.2  噴涂層梯度化機(jī)制
  3.3  Fe-Al/Al2O3涂層微觀結(jié)構(gòu)與成分分布
  3.4  基體表面狀態(tài)對(duì)Fe-Al/Al2O3復(fù)合涂層性能的影響
  參考文獻(xiàn)
第4章  激光熔覆制備Fe-Al涂層
  4.1  激光熔覆技術(shù)概述
    4.1.1  激光熔覆技術(shù)特點(diǎn)
    4.1.2  激光熔覆層的結(jié)構(gòu)
    4.1.3  激光熔覆材料
    4.1.4  影響激光熔覆質(zhì)量的工藝參數(shù)
  4.2  Fe/Al包覆粉體激光熔覆層的微觀組織
  4.3  激光熔覆中的凝固行為
  4.4  激光熔覆層缺陷
    4.4.1  裂紋
    4.4.2  氣孔
  4.5  Fe3Al粉體激光熔覆層的微觀組織
  4.6  激光熔覆工藝對(duì)熔覆層的影響
    4.6.1  激光熔覆功率對(duì)熔覆層的影響
    4.6.2  掃描速度對(duì)熔覆層的影響
  參考文獻(xiàn)
第5章  合成法與鍍層化學(xué)轉(zhuǎn)化法制備Fe-Al/Al2O3涂層
  5.1  合成法制備Fe-Al/Al2O3涂層
    5.1.1  涂層微觀結(jié)構(gòu)與成分
    5.1.2  合成機(jī)理分析
  5.2  鍍層化學(xué)轉(zhuǎn)化法制備Fe-Al/Al2O3涂層
    5.2.1  涂層形成機(jī)制
    5.2.2  涂層微觀結(jié)構(gòu)與組成
    參考文獻(xiàn)
第6章  Fe-Al/Al2O3涂層制備過(guò)程中的熱機(jī)械行為
  6.1  涂層中熱應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理
  6.2  制備引起的熱應(yīng)力估算
    6.2.1  數(shù)學(xué)模型的建立
    6.2.2  梯度涂層中各沉積層熱機(jī)械參量的確定
    6.2.3  關(guān)于計(jì)算模型的幾點(diǎn)討論
  6.3  Fe3Al/Al2O3梯度涂層熱機(jī)械行為分析
    6.3.1  Fe3Al/Al2O3梯度涂層熱應(yīng)力計(jì)算
    6.3.2  Fe3Al/Al2O3梯度涂層熱機(jī)械行為特征分析
  參考文獻(xiàn)
第7章  Fe-Al/Al2O3涂層結(jié)合強(qiáng)度與微區(qū)力學(xué)行為
  7.1  Fe-Al/Al2O3涂層結(jié)合強(qiáng)度
  7.2  Fe-Al/Al2O3涂層結(jié)合機(jī)制分析
    7.2.1  涂層與基體的機(jī)械作用
    7.2.2  吸附作用
    7.2.3  冶金作用
    7.2.4  擴(kuò)散與化合作用
  7.3  Fe-Al/Al2O3涂層的顯微硬度
  7.4  Fe-Al/Al2O3涂層界面區(qū)力學(xué)行為
    7.4.1  Fe3Al底層與基體界面區(qū)力學(xué)行為
    7.4.2  Fe3Al粒子間界面區(qū)力學(xué)行為
    7.4.3  Fe3Al/Al2O3界面區(qū)力學(xué)行為
  參考文獻(xiàn)
第8章  Fe-Al/Al2O3涂層抗熱震性能/
  8.1  Fe-Al/Al2O3涂層的抗熱震性能
  8.2  Fe-Al/Al2O3涂層的熱震損傷機(jī)理
    8.2.1  Fe-Al/Al2O3涂層的熱彈性形變應(yīng)力
    8.2.2  Fe-Al/Al2O3涂層的熱震損傷
  8.3  影響Fe-Al/Al2O3涂層抗熱震性能的因素
  參考文獻(xiàn)
第9章  Fe-Al/Al2O3涂層的摩擦磨損性能/
  9.1  Fe-Al/Al2O3涂層摩擦性能
    9.1.1  Fe-Al/Al2O3涂層的耐磨性
    9.1.2  不同載荷下Fe3Al/Al2O3梯度涂層的摩擦行為
  9.2  Fe3Al/Al2O3梯度涂層的磨損機(jī)制
    9.2.1  固體摩擦表面的接觸
    9.2.2  載荷對(duì)Fe3Al/Al2O3梯度涂層摩擦性能的影響
    9.2.3  Fe3Al/Al2O3梯度涂層磨損失效方式
  參考文獻(xiàn)

編輯推薦

《Fe-Al/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層制備與性能》是作者張景德十多年來(lái)對(duì)Fe-Al金屬間化合物/Al2O3陶瓷涂層潛心研究成果的總結(jié)，以材料、制備、性能及其之間關(guān)系為主線，系統(tǒng)分析闡述了陶瓷涂層材料、粉體制備、涂層制備方法、涂層結(jié)合機(jī)制與性能等方面內(nèi)容。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    Fe-Al/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層制備與性能 PDF格式下載

---